理想氣體在盤狀漸擴(kuò)間隙內(nèi)的超音速對稱流動(dòng).pdf

1、氣體靜壓軸承與滾動(dòng)軸承及液體油膜軸承相比,具有精度極高、運(yùn)行速度極快,摩擦功耗極小和壽命極長等優(yōu)點(diǎn)。在精密加工、超精密加工、微細(xì)工程、空間技術(shù)、生物技術(shù)、精密儀器、醫(yī)療器械及原子能工程等領(lǐng)域中,有著十分廣闊的應(yīng)用。但是氣體靜壓軸承的臨界壓力過小決定其承載力較小,這限制了氣體靜壓軸承的使用范圍。本文分析了平行圓盤止推軸承在高供氣壓力,理想氣體以及大氣膜間隙條件下的承載力特性。同時(shí)為了提高平行圓盤止推軸承的承載力,對其流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做了有益探

2、討。
　　 首先,在高供氣壓力,大氣膜間隙的情況下,氣膜間隙內(nèi)出現(xiàn)超音速流動(dòng)。與粘性力相比氣體的慣性力占主要作用,氣體的性質(zhì)接近理想氣體。傳統(tǒng)的氣體潤滑理論由于不考慮慣性力,不能解釋供氣孔附近壓力驟降-回升的現(xiàn)象。本文以絕熱理想氣體為模型,從基本物理定律出發(fā)推導(dǎo)出單供氣孔平行圓盤止推軸承間隙內(nèi)的一維對稱擴(kuò)散流動(dòng)基本方程組,分析了環(huán)境背壓為大氣壓時(shí),氣膜間隙內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)與供氣壓力的決定關(guān)系,并推導(dǎo)出以供氣壓力和氣膜入口處馬赫數(shù)為主

3、要變量的不同流態(tài)下氣膜承載力的計(jì)算公式。
　　 其次,本文通過分析平行圓盤氣體止推軸承的承載力的計(jì)算公式,得到以下結(jié)論,即要想通過增大供氣壓力來提高平行圓盤止推軸承的承載力,必須對流道的結(jié)構(gòu)做出一定的修改。本文給出了等截面流道的方案,并分析了優(yōu)缺點(diǎn),最終選擇軸承流道收斂的方案。
　　 最后,筆者推導(dǎo)出變間隙內(nèi)氣體流動(dòng)的控制方程組,并嘗試用特征線法計(jì)算軸承流道發(fā)散這種結(jié)構(gòu)的氣膜流場。用平行圓盤氣體止推軸承中已知的一維對稱擴(kuò)